Sztuczna trzustka?

Anna Jarosz

Opracowana przez naukowców z Łodzi polimerowa makrokapsułka (ok. 3 mm średnicy) zawiera komórki produkujące insulinę. Kilka takich kapsułek umieszczonych w ciele szczura, u którego doświadczalnie wywołano cukrzycę, przez dłuższy czas normalizuje poziom cukru w jego organizmie.

Na cukrzycę cierpi ok. 800 tys. Polaków, w Europie – 10 mln ludzi. Najtrudniejsza do leczenia i zarazem najbardziej dokuczliwa dla chorych jest cukrzyca typu 1., która uzależnia ich od stałego przyjmowania insuliny. Mimo wprowadzenia na rynek dobrze oczyszczonych insulin, problemem klinicznym są nadal powikłania cukrzycy: niedokrwienie kończyn, zaburzenia wzroku. Zaniedbanie regularnego przyjmowania insuliny może doprowadzić chorego do śmierci.

- Przy uszkodzeniu wielu narządów wewnętrznych (trzustka, wątroba, nerki) leczeniem z wyboru, często ratującym życie, jest przeszczepienie choremu narządu – mówi dr hab. med. Krzysztof Kuzdak, kierownik Kliniki Chirurgii Endokrynologicznej i Ogólnej AM w Łodzi. - Mimo dobrze opanowanych technik chirurgicznych, największą przeszkodą w tego rodzaju postępowaniu leczniczym są antygenowe różnice międzyosobnicze i międzygatunkowe, z powodu których przeszczepiony narząd może być odrzucony.

Aby uchronić chorego przed konsekwencjami odrzucenia przeszczepu, podaje się środki immunosupresyjne. Ale nawet stosowanie środków najnowszej generacji nie zawsze pozwala zachować pacjenta w dobrej kondycji, przy tym stałe podawanie leków z tej grupy osłabia jego ogólny stan odpornościowy (nawet błaha infekcja może być groźna). Chorzy po przeszczepach, którzy długo przyjmują leki immunosupresyjne, narażeni są także na wystąpienie osteoporozy i nowotworów. Nie opanowano też jeszcze mechanizmów odległego odrzucania przeszczepów, a każdy następny przeszczep jest trudniejszy.

– W przyszłości alternatywną metodą leczenia dla chorych z niewydolnością trzustki może się stać sztuczny, hybrydowy narząd – twierdzi dr Marek Kołodziejczyk z Pracowni Chirurgii Doświadczalnej, mieszczącej się w Szpitalu Specjalistycznym im. M. Kopernika.

Obecnie wiele zespołów naukowców pracuje nad konstrukcją sztucznej trzustki. Dąży się równocześnie do maksymalnego zminiaturyzowania istniejących już i powszechnie znanych pomp infuzyjnych, które, połączone z komputerem, mogą precyzyjnie dawkować insulinę przez system drenów wprowadzonych do naczyń chorego, po wcześniejszej ocenie zapotrzebowania na nią.

Zasada działania sztucznego narządu hybrydowego

- Nasze prace nad konstrukcją sztucznej, hybrydowej trzustki, nie opartej na urządzeniach mechanicznych – wyjaśnia dr Kołodziejczyk – są kontynuacją prac, które prowadzi się w wielu światowych laboratoriach co najmniej od 1954 roku. Jednak dopiero rozwój chemii polimerów, a zwłaszcza zastosowanie w latach 70. przez Lima i Suna naturalnego polimeru otrzymywanego z glonów morskich – alginianu sodu – użytego do ochraniania przeszczepionych komórek produkujących insulinę przed działaniem czynników układu odpornościowego biorcy, na nowo rozbudziły zainteresowania tym tematem. Ochraniane w ten sposób, izolowane z trzustki wysepki Langerhansa, w postaci makrokapsułek zostały już wszczepione człowiekowi w 1994 r. przez Soon-Shionga. Normoglikemia utrzymywała się u chorego przez 3 miesiące. Doświadczenia te powtarzano w laboratoriach Kanady i Szwajcarii, ale – jak dotąd – brak doniesień o rutynowym ich stosowaniu. Izolowane z narządów komórki żyły i funkcjonowały w polimerowej sieci, ale ta oplatająca je sieć nie pozwalała na ich namnażanie. I to najprawdopodobniej było jednym z powodów krótkiego działania wszczepionego układu komórek.

Sukces naukowców z AM w Łodzi polega na opracowaniu innego rodzaju kapsułki z alginianu sodu, sieciowanego jonami wapnia.

Makrokapsułka opracowana w łódzkim ośrodku badawczym. Oryginalne rozwiązanie to wielokomorowy rdzeń wewnętrzny

– Opracowana przez nas kapsułka – mówi Marek Kołodziejczyk – składa się przede wszystkim z rdzenia zawierającego system pustych komór, wzmocnionego od zewnątrz dodatkową otoczką. Jak wykazały nasze badania, system komór, czyli wolnych miejsc, umożliwia namnażanie się komórek zamkniętych w polimerze. Mamy nadzieję, że w przyszłości, choć na razie w warunkach klinicznych, uda się istotnie przedłużyć czas działania wszczepionego układu, ponieważ role obumierających komórek będą przejmowały ich komórki potomne. Obecnie metodami doświadczalnymi poszukujemy w ludzkim organizmie miejsc najbardziej dogodnych do umieszczenia wszczepu, zastanawiamy się też nad wyborem na tyle subtelnych technik chirurgicznych, by w minimalnym stopniu obciążały chorego. Duże nadzieje pokładamy w technikach chirurgicznych z użyciem laparoskopu.

Polimerowa kapsułka z Łodzi jest atrakcyjna również z tego powodu, że można w niej zamykać także inne komórki, np. izolowane z
wątroby hepatocyty czy komórki izolowane z przytarczyc, które odpowiadają za regulację poziomu wapnia w organizmie.

Rozwój komórek w komorach polimerowego rdzenia

Do opracowania polskiej konstrukcji kapsułki przyczynili się specjaliści z łódzkiego Centrum Zastosowania Laserów i Biomateriałów w Medycynie, pod kierunkiem prof. Janusza Rosiaka. Na osiągnięcie sukcesu duży wpływ miała też współpraca z naukowcami z Uniwersytetu L'Aquila we Włoszech. Wstępne wyniki prac zostały już docenione przez Komitet Badań Naukowych, który przyznał środki na kontynuowanie badań, spotkały się również z życzliwą oceną naukowego autorytetu w tej dziedzinie, prof. Macieja Nałęcza z PAN.

Makrokapsułki otoczone ostateczną polimerową barierą immunoizolacyjną przed wszczepieniem do organizmu zwierząt doświadczalnych

Opracowanie nowego rodzaju polimerowej kapsułki rozbudziło nadzieje wśród pacjentów cierpiących na cukrzycę typu 1. Jednak kapsułka, tak jak każdy lek, musi jeszcze przejść wiele badań eksperymentalnych na zwierzętach (w Klinice Chirurgii Transplantacyjnej Akademii Medycznej w Warszawie, w pracowni dr. hab. med. Piotra Fiedora), zanim będzie można pomyśleć o pierwszych wszczepach u pacjentów, co prawdopodobnie nastąpi dopiero po 2006 roku.

Autor zdjęć: dr Marek Kołodziejczyk